隨著中國(guó)北斗技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展逐漸成熟，更多的GPS定位市場(chǎng)空間將會(huì)出現(xiàn)，比如智慧交通和智慧城市結(jié)合的定位追蹤與車輛信息服務(wù)，城市公共資產(chǎn)管理，物流追蹤管理，農(nóng)業(yè)上的精準(zhǔn)定位，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與氣象監(jiān)測(cè)等。接下來(lái)就以GPS模塊在物流追蹤管理系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細(xì)分析GPS模塊定位原理、特點(diǎn)。

GPS模塊是什么？

GPS 模塊就是GPS信號(hào)接收器,它是無(wú)線藍(lán)牙或有線方式與電腦或手機(jī)連接，將它接收到的GPS信號(hào)傳遞給電腦或手機(jī)中的GPS軟件進(jìn)行處理。常見(jiàn)的GPS定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機(jī)”一樣接收信號(hào)、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號(hào)，中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊并不播發(fā)信號(hào)，屬于被動(dòng)定位。

GPS模塊的應(yīng)用關(guān)鍵在于串口通信協(xié)議的制定，也就是模塊的相關(guān)輸入輸出協(xié)議格式。它主要包括數(shù)據(jù)類型與信息格式，其中數(shù)據(jù)類型主要有二進(jìn)制信息和NMEA全國(guó)海洋電子協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)信息。這兩類信息可以通過(guò)串口與GPS接收機(jī)進(jìn)行通信。

GPS模塊通過(guò)運(yùn)算與每個(gè)衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會(huì)法求出接收機(jī)的得出經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數(shù)，特點(diǎn)是點(diǎn)位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計(jì)算，稱為3D定位，3顆衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)2D定位，但精度不佳。GPS模塊通過(guò)串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應(yīng)用。

GPS模塊定位原理

24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬(wàn)2千公里的高空上，以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。

由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測(cè)中，衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置（X,Y,Z）?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。

事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過(guò)算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，使得民用GPS的定位精度只有10米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺(tái)）進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

基于GPS模塊的物流追蹤管理應(yīng)用

在傳統(tǒng)的物流過(guò)程中，由于信息獲取及交流的不足，經(jīng)常導(dǎo)致不能充分發(fā)揮運(yùn)輸資源。通過(guò)GPS模塊能對(duì)運(yùn)輸圖中的車輛位置狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于調(diào)度管理中心掌握貨物實(shí)時(shí)的運(yùn)輸進(jìn)度，并將當(dāng)前位置信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行共享，便于物主進(jìn)行查詢，掌握貨物到達(dá)時(shí)間，做好收貨準(zhǔn)備。另外，在運(yùn)輸途中如出現(xiàn)行車故障、通行受阻等突發(fā)狀況時(shí)，可迅速通過(guò)GPS模塊獲知事發(fā)點(diǎn)，并調(diào)遣距離出事點(diǎn)最近的車輛進(jìn)行援救，保證運(yùn)輸進(jìn)度不受影響。利用GPS模塊還能夠幫助構(gòu)建合理的行車路線，節(jié)約運(yùn)輸成本，通過(guò)對(duì)車輛線路的監(jiān)控，可防止盜竊、劫掠事件的發(fā)生，保證車輛、貨物或駕駛?cè)藛T的安全。